水污染控制工程第二章污水的物理处理

Q 沉淀池的表面水力负荷（或沉淀池的溢流率）， A 用q表示。
理 想 沉 淀 池 示 意 图
由上式可看出，理想沉淀池中： ①表面水力负荷q与颗粒沉降速度u0数值上相同； ②它们的物理概念不同：u的单位m/h，q单位m3／ m2·h，表示单位时间内通过单位表面积的沉淀池的 流量。
思考题：（P79书）第1、3题。 补充： 1、什么是沉淀池的表面水力负荷或沉淀池的溢流率？ 2、列举沉淀池的主要应用？ 3、格栅、筛网的作用是什么？
1.8 设每一分格2个贮砂斗， V1 0.3m 3 每个砂斗容积为 3 2
(5)贮砂斗各部分尺寸计算
设贮砂斗底宽b1=0.5m；上口宽b2=1.25m，斗壁与水 平面倾角为60°；则贮砂斗高度 ` 2h3 1.25 0.5 b2 b1 h 3 tg60 0.65m tg60 2 贮砂斗容积V1:
b ――相邻贮砂斗斗顶宽度，取200mm。
(7)池总高度h h=h1+h2+h3 式中:h1--超高,m; h3--贮砂室高度,m。 (8)核算最小流速 vmin Qmin vmin n1 Amin 式中: Qmin--设计最小流量,m3/s n1--最小流量时工作的沉砂池数目; Amin--最小流量时沉砂池中的过水断面面积,m2。
4.格栅长度L: L=L1+L2+1.0+0.5+H1/tga(m) 式中：L1--进水渠道渐宽部位的长度，m； L1=(b-b1)/2tga1 其中：b1--进水渠道宽度，m；H1--格栅前渠道深度，m 。 a1--进水渠道渐宽部位的展开角度，a1=20； L2--格栅槽与出水渠道连接处的渐窄部位长度，一般 L5、每日栅渣量W: 2=0.5L1；
1、格栅间隙数量n：
式中： Qvmax--最大设计流量，m3 /s; b--栅条间距，m; h--栅前水深，m; v--污水流经格栅的速度，一般取0.6～1.0m/s。 格栅间隙数量确定以后，栅条数目为n-1。 2、格栅槽总宽度B B=S(n-1)+b· n 式中： S--栅条宽度，m。
Qmax sin n bhv
2、设计流量按分期建设考虑：污水自流进入按最大设 计流量计算；提升进入按工作水泵最大组合流量计算， 合流制处理系统按降雨时设计流量计算； 3、沉砂量0.03L/m3污水，含水率60％； 4、砂斗容积≤2d沉砂量，斗壁与水平面倾角≧55°。 5、沉砂池超高≥0.3m。
三、平流式沉砂池 1、原理构造
长方形池体，污水在池内 沿水平方向流动，比重较 大的无机颗粒在重力作用 下沉淀分离。
F1 ρs ρL
F2
Байду номын сангаас
F3
图10-17 颗粒自由沉淀过程 2、颗粒受力分析 du m F1 F2 F3 dt 式中：m――颗粒质量，kg；u――颗粒沉速，m/s； t――沉淀时间，s；
1 3 F1――颗粒重力； F1 6 d s g
1 3 F2――颗粒浮力； F2 d L g 6
1 ` 1 V1 h3 ( S 1 S 2 S1 S 2 ) 0.65 (0.5 2 1.25 1.25 0.5 2 1.252 ) 3 3 0.53m 3 0.3m 3
(6)贮砂斗总高度h3 采用重力排砂，i=6%
` h3 h3 0.06( L 2b2 b ) / 2
s ―－颗粒密度；
L ――液体密度；
F3--颗粒沉降受到的摩擦阻力 F A ( 3
L u2
2
)
式中：λ--阻力系数； A--自由沉淀颗粒的投影面积，A=πd2/4 颗粒等速下沉时，F1=F2+F3
即
d
6
3
g( s L) A (
L u2
(9)设计示意图如下：
1.91
0.8
0.81
1.25 0.5 1.25 1.25
单位：m
2.7 8.0
四、曝气沉砂池 (P37) 1、构造
池体呈矩形，沿 渠道壁一侧，距池 底0.6～0.9m处设 置曝气装置；池底 设置沉砂槽，池底 有坡度，以保证砂 粒滑入砂槽。
Q 例1：已知某污水处理厂 max 0.6m / s ,日设计流量
3
Qmin 0.3m3 / s Q 30000 / d ，最小设计流量 m 设计平流式沉砂池。
3
(1)沉砂池长度L 设 v 0.20m / s, t 40s L vt 0.20 40 8m (2)水流断面面积A
4、平流式沉砂池设计(P35)
h1 h2 h3 h3 ’
图10-20平流式沉砂池工艺图
（1）沉砂部分长度L（m) L=vt v--最大设计流量时速度，m/s;
0.15 m / s v 0.3m / s
t--最大设计流量的停留时间，取30～60s。 （2）水流断面面积A(m2) （3）池总宽度B(m) A=Qmax/v B=A/h2 Qmax--最大设计流量，m3/s。 h2--有效水深，m。
Qmax 0.6 A 3.0m 2 v 0.20
3.0 B A / h2 3.75m 0.8
(3)池总宽度B 设 h2 0.8m 共分为3格，每格宽b为
B 3.75 b 1.25m n 3
(4)贮砂斗所需容积V
Q X T 30000 0.03 2 V 1.8m 3 1000 1000
2
)
4 g ( s L ) d 1/ 2 u[ ] 3 L
层流状态下，λ=24/Re
Re
du L
1 s L 2 u gd 18
讨论:

球状颗粒自由沉降沉速公式，也称斯托克斯公式。
颗 下 ； ① s L， 粒 沉
s＝ L，颗粒相对静止； s L，颗粒上浮
（4）贮砂斗所需容积V
b2
3
h3 贮砂斗容积V1:
1 ' V1 h3 ( S 1 S 2 S1 S 2 ) 3 S1,S2--分别为贮砂斗上口和下口的面积，m2。
’--贮砂斗高度,m;
tg60
b1
(6)贮砂室高度h3 设采用重力排砂,池底设6%坡度坡向砂斗,则
＇ ＇ h3 h3 0.06 l2 h3 0.06( L 2b2 b) / 2
2、特点 构造简单；耐冲击负荷；但沉砂中有机物含量高， 排砂需要洗砂处理； 3、设计参数（P35) ①污水在池内的最大流速为0.3m/s，最小流速 ≥0.15m/s； ②最大流量时，污水在池内停留时间≥30s，一般 为30-60s; ③有效水深≤1.2m，一般0.25-1.0m，每格宽度 ≥0.6m; ④池底坡度一般为0.01-0.02，当设置除砂设备时， 可根据除砂设备的要求，考虑池底形状。
u u0 ，颗粒部分去除；
v L
设 u0 为某一指定颗粒的最小沉降速度. u u0，颗粒全部去除；
L 即v u0 ( ) u0 H H L Q v A u0 H b u0 L b u0 A H
A――沉淀池表面积；A=L×b； Q Q u0 L b A
8 2 1.25 0.2 0.65 0.06 0.81m 2 (7) 总高度h
h h1 h2 h3 0.3 0.8 0.81 1.91m
(8)核算最小流速 Qmin 0.3 vmin 0.15m / s 0.15m / s n1 Amin 2 1.0 1.0 最小流量时，只用2格工作。
当某一颗粒进入沉淀池后，其水平速度v等于水流速度；
Q Q A H b
式中：Q--进水流量,m3/s； A'--沉淀区过水断面面积，H×b； H--沉淀区水深，m； b--沉淀区宽度，m。 另一方面，颗粒在重力作用下沿垂直方向下沉， 沉速为颗粒的自由沉降速度u0。 颗粒的运动速度是水平流速v和沉速u的矢量和。
②u与d2成正比，增加d可提高u。 ③u与μ成反比，温度上升μ下降；即水温上升， 沉速增大。
四、沉淀池工作原理（P31)
理想沉淀池的四点假设 1.沉淀区过水断面上各点的水流速度相同,水平流速为 v; 2.悬浮颗粒在沉淀区等速下沉,下沉速度为u;
理想沉淀池示意图
3.在沉淀池的进口区域,悬浮颗粒均匀分布在整个过水 断面上； 4.颗粒一经沉到池底,即认为已被去除。
Qmax X T 86400 V K Z 1000 式中:X--城镇污水的沉砂量,X=0.03L/m3(污水) T--排砂时间间隔,d; kz--污水流量总变化系数。 Q X T 或V Q――日设计流量，m3/d； 1000 （5）贮砂斗各部分尺寸计算 设贮砂斗底宽b1=0.5m;斗壁与水平面倾角为60°;则 ' 贮砂斗的上口宽b2为: 2h
五、破碎机（P26) 将污水中较大的悬浮固体破碎成小碎块，留在污 水中随水流进入后续处理构筑物。
第二节 沉淀基础理论
一、概述 沉淀在污水处理厂的四种用法： 1.用于废水的预处理，如沉砂池； 2.污水的初级处理（初沉池）； 3.生物处理后的固液分离（二沉池）； 4.污泥浓缩；
二、沉淀类型
1.自由沉淀：颗粒独立完成沉淀过程,颗粒沉淀轨 迹呈直线；如沙粒沉砂池中的沉淀； 2.絮凝沉淀：沉淀过程中颗粒之间互相凝聚，沉淀 轨迹呈曲线。如化学混凝沉淀；
二、格栅的种类
1、按栅条净间隙分 粗格栅：50～100mm；中格栅：10～40mm； 细格栅：3～10mm。 2、按形状：平面格栅、曲面格栅
3、按清渣方式分
人工清渣：小型污水处理厂。
机械清渣：栅渣量大于0.2m3/d；
钢绳牵引格栅.swf
三、格栅设计计算（自学,P23）
主要包括格栅形式选择、 尺寸计算、水力计算、 栅渣量计算。